【正文】 力度繼續(xù)開發(fā)。 與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比，電動汽車，特別是代表新一代汽車水平的燃料電池汽車，在國內(nèi)外仍然處于產(chǎn)業(yè)化初期準(zhǔn)備階段，與之相關(guān)的高新技術(shù)與產(chǎn)品還依賴于配套供應(yīng)商的支持，尚未形成新的工業(yè)體系。在電動汽車這一新的領(lǐng)域我們與國外處于相近的起跑線，技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化的差距相對較小。 為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，“十五” 863 計劃特別設(shè)立電動汽車重大專項，組織企業(yè)、高等院校和科研 機構(gòu)，以官、產(chǎn)、學(xué)、研四位一體的方式，聯(lián)合攻關(guān)，決心在“十五”期間，以燃料電池汽車、混合動力電動汽車和純電動汽車的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)為工作重點，在電動汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及整車技術(shù)上取得重大突破；建立燃料電池汽車產(chǎn)品技術(shù)平臺；實現(xiàn)混合動力電動汽車的批量生產(chǎn)，開發(fā)的產(chǎn)品通過國家汽車產(chǎn)品型式認(rèn)證；推動純電動汽車在特定區(qū)域的商業(yè)化運作。 同時，完善國家電動汽車示范區(qū)和相關(guān)電動汽車檢測基地的建設(shè)；研究、制定促進電動汽車產(chǎn)業(yè)化的政策、法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。 在項目組織管理上，明確項目總體組負(fù)責(zé)制和項目監(jiān)理制。經(jīng)過一年的探索，比較三種車型，進一步集中力量，突出重點， 以確保產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)的實現(xiàn)。在各專題中對奧運車輛提出了具體技術(shù)要求和保障措施。改善大城市大氣環(huán)境，造福于人民。 二、國內(nèi)外研究開發(fā)現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展趨勢，以及知識產(chǎn)權(quán)狀況 (一 )國外發(fā)展現(xiàn)狀 電動汽車是至少以一種動力源為車載電源，全部或部分由電機驅(qū)動的汽車，包括純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池汽車三種類型。電動汽車的研究是從單獨依靠蓄電池供 電的純電動汽車開始的，但是由于動力電池的性能和價格還沒有取得重大突破，因此，純電動汽車的發(fā)展沒有達到預(yù)期的目的。它將現(xiàn)有內(nèi)燃機與一定容量的儲能器件 (主要是高性能電池或超級電容器 )通過先進控制系統(tǒng)相組合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放。 日本豐田公司開發(fā)的 Prius 和本田公司開發(fā)的 Insight 兩種混合動 力電動汽車已開始小批量投放市場。本田 Insight 在美國市場上去年也已售出 3500 輛，供不應(yīng)求。美國能源部與三大汽車公司于 1993 年簽訂了混合動力電動汽車開發(fā)合同，其中通用汽車公司投入 1． 48 億美元，福特投入 1． 38 億美元，克萊斯勒投入 8480 萬美元，進行為期 5 年的研制開發(fā)工作，三大公司于 1998 年北美國際汽車展上分別展出了樣車，美國報 刊評論 “這次展出的混合動力電動汽車就像一輪紅日，光芒四射的出現(xiàn)在人們面前，它預(yù)示了未來汽車的發(fā)展方向。歐洲各大汽車廠商爭先恐后地推出了本公司研制的混合動力電動汽車，就連法國 PSA 集團也似乎忘記了它曾引以為自豪的1995 年建成的世界上第一條電動汽車專用生產(chǎn)線，而先后推出了貝靈格型和 XSARA 型混合動力電動汽車。最近歐洲六大汽車公司聯(lián)合就混合動力電動汽車技術(shù)進行了研討和綜合評述，認(rèn)為其技術(shù)成果有望使混合動力電動汽車的成本接近于傳統(tǒng)汽車，使用戶買得起，生產(chǎn)廠商也有利可圖。 同時，在日本、美國和歐洲，也開展了混合動力電動公共汽車的研究。 在燃料電池汽車方面，國外企業(yè)界紛紛組成強大的跨國聯(lián)盟，以期達到優(yōu)勢互補的目的，如日本豐田與美國通用公司，日本東芝公司與美國國際燃料電池公司，德國 BMW 公司與西門子公司，雷諾汽車公司與意大利 De Nora 公司分別組成聯(lián)盟開發(fā)燃料電池汽車；本田也已投資數(shù)億美元開發(fā)燃料電池汽車。在這一波燃料電池汽車的研發(fā)熱潮中，幾乎所有的國外大型企業(yè)集團全部介入，投入的總額將 近 100 億美元，并對這種革命性的清潔型汽車給予厚望。 當(dāng)前車載質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)電源系統(tǒng)的研究開發(fā)集中在關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料、關(guān)鍵部件和系統(tǒng)集成上。 在電動汽車 PEMFC 電池組技術(shù)研發(fā)方面，加拿大 Ballard 公司獨占鰲頭， 1993 年推出世界上了第一臺以 120kWPEMFC 電池堆為動力的公共汽車示范車，并先后與美國、德國和日本各大汽車公司合作開發(fā)燃料電池汽車，并專門成立了子公司 Ballard Automotive 進行車用 PEMFC 電池組的研究開發(fā)。而 Ballard 戰(zhàn)略聯(lián)盟之一一戴姆勒 克萊斯勒控股的 DBB 則專攻燃料電池發(fā)動機系統(tǒng) (包括氫源、燃料電池及其輔助系統(tǒng) )集成， 1996 年完成的以 H2 為燃料的PEMFC 汽車 NECAR2， PEMFC 系統(tǒng) (50kW)占用 450 升；而 1997 年完成的采用甲醇重整氣為燃料的 PEMFC 汽車 NECAR3 中， PEMFC 與重整系統(tǒng) (50kW)占 960 升；而大功率燃料電池發(fā)動機 HY2054(205kW)系列包括 PEMFC、兩級空氣壓縮機和純水冷卻循環(huán)，按照典型的柴油機和天然氣發(fā)動機標(biāo)準(zhǔn)模件設(shè)計進行集成，可方便地在柴油機或天然氣發(fā)動機汽車上安裝。 在氫源技術(shù)方面，正如 1999 年 9 月在倫敦召開的第六屆世界燃料電池會議主席 Gary Acres 在會議結(jié)束總結(jié)性發(fā)言中所指出的， “當(dāng)前燃料電池技術(shù)的研究開發(fā)重點在于氫源重整器和系統(tǒng)集成。 在亞洲，日本在甲醇重整、汽油重整反應(yīng)上十分重視， 在重整催化劑、重整器及一氧化碳脫除等關(guān)鍵技術(shù)上申請了大量專利。但是目前，由于在車載重整制氫氫源方面還沒有取得全面突破，盡管各大汽車公司以甲醇和汽油重整制氫為主流技術(shù)，但仍有相當(dāng)部分示范車以高壓氫瓶、液氫、儲氫材料方式供氫。 國外也開展了燃料電池客車的研發(fā)。歐洲的其它公司正在進行相類似的 Neoplan， Scania 與 MAN 燃料電池公共汽車研發(fā)，客車載客量約為 70 人，燃料電池輸出功率為 150 kW～ 170 kW。 以 Ballard 為主要參與者的 PHASE3 計劃始于 1996 年 6 月，為期 4 年，在美國的芝加哥、以及加拿大的溫哥華這兩個城市對以燃料電 池為動力的客車進行運行試驗。該計劃的后續(xù)項 目為 Phase 4，將提高燃料電池輸出功率以減少單池數(shù)目，減小發(fā)動機尺寸，降低車重，并將啟動時間由 45 秒減少至 3 秒，以提高燃料電池客車在市場上的競爭能力。 總之，目前國際上燃料電池客車的載客量均為 70 人左右，要求燃料電池的輸出功率在150~180kW，多采用高壓氫為燃料，時速在 60～ 80km／ h，以 Ballard 的燃料電池為動力的客 車最為先進，相應(yīng)的應(yīng)用實驗也最為完備。目前，已取得一批重大成果并正在推動成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化。通過十年的研究攻關(guān)，在電動汽車技術(shù)方面取得了重要突破，并為“十五”以及今后電動汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，奠定了良好的基礎(chǔ)。經(jīng)過初步測試，其主要指標(biāo)已達到或 超過設(shè)計指標(biāo)。同時，采用最新設(shè)計技術(shù)開發(fā)的該車身造型具有時代感和實用性，已獲得業(yè)內(nèi)外許多人士的贊賞。 ③在小型鎳氫電池、 鋰離子電池開發(fā)及主要原材料國產(chǎn)化的基礎(chǔ)上，突破了高性能鎳氫動力電池與鋰離子動力電池的關(guān)鍵技術(shù)，其性能指標(biāo)己接近國際先進水平，目前已試裝在我國開發(fā)的電動概念汽車上進行測試考核。 完成了電動轎車的改裝工作，續(xù)駛里程大于 200公里，造價只高于同級燃油汽車的 15％，使用成本低于燃油的 50％，技術(shù)與經(jīng)濟性能都取得較大的突破。 (3)建成了我國唯一的電動汽車試驗示范區(qū) 1998 年 4 月，國家電動汽車試驗示范區(qū)正式開通；已有 20 多輛純電動汽車，開展了公務(wù)車、公交車和出租車營運試驗，完成了 60 多萬公里的運行任務(wù)：具有充電、維修、培訓(xùn)、車輛與電池測試，數(shù)據(jù)收集與儲存等功能，培養(yǎng)了一支試驗運行隊伍：形成了一定的測試條件，為今后的發(fā)展創(chuàng)造了物質(zhì)基礎(chǔ)。 成立了電動汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會，制定了電動汽車標(biāo)準(zhǔn)體系，開展了一系列的標(biāo)準(zhǔn)研究、制定和驗證工作，目前已有 14 項正式批準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)， 2 項為指導(dǎo)性技術(shù)文件，還有一些標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中。 (5)一些民營科技企業(yè)在動力電池、電機及其控制器等方面也取得了不俗的進展，安徽兆成研制的水平極 板動力鉛酸電池組和深圳雷天公司的鋰離子電池在社會上引起了強烈的反響?！熬盼濉逼陂g，科技部將電動汽車用質(zhì)子交換膜燃料電池列為國家科技攻關(guān)項目，在科技部和中科院的支持和組織下，中科院大連化物所、中科院電工所、中科院有機所、東風(fēng)汽車集團、上海神力科技有限公司、清華大學(xué)等單位針對燃料電池技術(shù)、電動汽車關(guān)鍵技術(shù)方面進行了較深入的研究。 到現(xiàn)在為止，已組裝完成了 200W、 1kW、 5kW、 30kW 燃料電池組，已經(jīng)申請發(fā)明專利 20 多項，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 PEMFC 技術(shù)，完成了 6*5kW 燃料電池系統(tǒng)與電氣動力系統(tǒng)的聯(lián)合實驗，裝于東風(fēng)汽車集團生產(chǎn)的中巴汽車上，于 20xx 年 1 月中旬試車成功，整車性能匹配良好，實現(xiàn)了我國質(zhì)子膜燃料電池汽車零的突破，為深入開展研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化打下了重要基礎(chǔ)。試制的非全氟膜性能已接近 Nafion 膜的性能，研制的碳布已有可能代替進口產(chǎn)品。 綜上所述，我國在汽車車身、汽車電子系統(tǒng)、材料、電動汽車的一些關(guān)鍵技術(shù)等方面已取得了很大的進展，這些為“十五”期間混合動力電動汽車和燃料電池汽車的開發(fā)創(chuàng)造了很好的條件。 在中國申請的純電動與混合動力電動汽車專利狀況 在國家專利局，對 1988 年 12 月至 20xx 年 12 月期間授權(quán)的國內(nèi)專利進行檢索，查得純電動 及混合動力電動汽車相關(guān)專利共計 138 項，情況分析如下： 1． 1 總體情況 國內(nèi)申請人申請 96 項， 79 項是個人申請，國外申請人在中國申請 42 項。國內(nèi)北京市西城區(qū)新開通用試驗廠申請 4 項，北京二汽綠色電動汽車研究所、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)均申請 1 項，國內(nèi)個人申請居多。 除日本的上述幾家公司在中國申請了一些專利外，國外大部分知名的電動汽車和混合動力電動汽車方面的公司基本上還未在中國申請專利。分布如下圖所示。在整車中，以純電動汽車為主， HEV以串聯(lián)式為主。以直流電機為主，稀土電機也占一定比例。代表性的技術(shù)有把直流電轉(zhuǎn)換成交流電以便控制電機的驅(qū)動電路；保證逆變器輸出頻率不隨感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子頻率而變化的電動車輪控制裝置；具有自動弱磁調(diào)速功能的電動汽車牽引直流電機控制器等。蓄電池本身的專利只有國外申請的 1 項，國內(nèi)兩家單位的專利重點在電量的精確估 計和電池的監(jiān)測。代表性的技術(shù)有通過調(diào)節(jié)冷卻或加熱介質(zhì)的流動或調(diào)整流路橫截面積，有效地冷卻或加熱電池；依據(jù)車速和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速，對 DC／ AC 逆變器進行控制；通過測定的電壓值及電流值與存儲在存儲器中的充放電特性進行比較，進行蓄電池充電電流及放電電流的控制。代表性的技術(shù)有豐田的基于行星齒輪系統(tǒng)的混聯(lián)式動力分配器；通過離心離合器、變速器、單向離合器實現(xiàn)電機和發(fā)動機動力的并聯(lián)式耦合機構(gòu)。多數(shù)與控制方法與技術(shù)相關(guān)，有并聯(lián)式 HEV的動力系統(tǒng)， HEV動力系統(tǒng)的控制方法。典型技術(shù)有串聯(lián) HEV中通過電池的能量管理，使發(fā)動機工作在理想工況點的控制技術(shù)；從負(fù)載傳動狀態(tài)切換到空載傳動狀態(tài)的過渡周期內(nèi)防止電動機輸出扭矩突變的控制技術(shù)；慣性飛輪儲能技術(shù)。典型技術(shù)有制動時通過控制傳動裝置的速比，使電機的轉(zhuǎn)速等于最佳轉(zhuǎn)速；制動時電機與原制動系統(tǒng)的協(xié) 調(diào)控制。名列前三名的單位為中科院(以大連化學(xué)物理研究所為主 )13 項，北京世紀(jì)富源燃料電池公司 7 項，清華大學(xué)和吉林大學(xué)各兩項。國外申請者共申請 123 項。值得注意的是，在國際車用燃料電池領(lǐng)域比較著名的公司基本沒有在中國申請相關(guān)專利。申請內(nèi)容分布如下所示。尤其是使用新型復(fù)合材料作 11 為雙極板材料的專利值得重視。戈爾及同仁股份有限公司：管狀聚合物電解質(zhì)燃料電池組件及其制造方法 3)磁電機技術(shù)有限公司：高分子電解質(zhì)一燃料電池膜片濕度的調(diào)節(jié)方法與高分子電解質(zhì) 4)德迪恩利 J阿爾普斯：電極電催化劑的方法和用該方法形成的電極 14)衣阿華大學(xué)研究基金會：梯度界面復(fù)合材料及其方法 15)尤卡碳科技公司：撓性的石墨復(fù)合材料 ●燃料電池組，共計 6 項 該類專利申請單位包括意大利德諾 拉公司、美國氫動力公司、德國西門子公司等知名公司。此外有關(guān)燃料電池組中損壞電池的處理方法的專利很值得參考。諾拉有限公司：具有外圍冷卻系統(tǒng)的離子交換膜燃料電池 3)東芝株式會社：設(shè)有氣體集流腔的燃料電池 4)三洋電機株式會社：燃料電池疊層中損壞電池的處理方法 5)松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社：高分子電解質(zhì)型燃料電池及其制造方法 6)西門子公司：帶有固態(tài)聚合電解質(zhì)的燃料電池 ●制氫、貯氫方法，共計 7 項 此類專利涉及面較窄，方法較少， 反映出該領(lǐng)域的難度和不成熟。分別是： 1)H 2 一技術(shù)有限公司：用等離子體轉(zhuǎn)化爐生產(chǎn)氫氣的方法和裝置 2)巴布考克及威爾考克斯公司：儲存和分配氫氧燃氣到燃料電池的燃料油箱 3)豐田自動車株式會社：一氧化碳濃度降低設(shè)備、降低一氧化碳濃度的方法 4)尼亞加拉莫霍克能量公司：具有電化學(xué)自動熱重整器的電化學(xué)氫壓縮器 5)日本鋼管株式會社：制造氫或合成氣體用的催化劑及制造氫或合成氣體的方法 6)松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社：氫精制裝置 ●燃料電池 輔助系統(tǒng)，共計 3 項 此類專利的申請單位較少，專利數(shù)量少，創(chuàng)新性不顯著，技術(shù)水平不高。分別是： 12 1)尼亞加拉莫霍克能量公司：具有電化學(xué)自動熱重整器的燃料電池供電設(shè)備 2)三洋電機株式會社：燃料電池電源系統(tǒng)的控制器 3）三洋電 機株式會社：啟動燃料電池動力系統(tǒng)的方法 在國際上申請的相關(guān)專利狀況 3． 1 純電動與混合動力電動汽車方面 1972 年 3 月～ 20xx 年 9 月 (以公告日為準(zhǔn) )在國外申請的有關(guān)純電動及混合動力電動汽車方面的專利共有 725 項。申請數(shù)量前十名的公司為 TOYOTA M